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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Grundlagen kompakter nanoskaliger Kalibriersysteme. Solche Systeme dienen der flexiblen statischen und dynamischen Kalibrierung von Längenmesssystemen, wie sie beispielsweise in Form von Rastersondenmikroskopen, Längenmesstastern und Tastschnittgeräten eingesetzt werden. Das hier vorgestellte Prinzip eines Kalibriersystems basiert, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, auf einem höhenvariablen Normal, das zusätzlich die Kalibrierung dynamischer Parameter gestattet. Es soll anstatt der herkömmlichen Normale eingesetzt werden und besteht im wesentlichen aus einer Positioniereinheit, mit der eine vom Prüfling angetastete Platte positioniert wird sowie einem Längenmesssystem, mit dem die Positionierungen rückführbar gemessen werden können. Die Dissertation geht zunächst auf die Anforderungen an ein solches Normal ein und beschreibt den Prototypen eines entsprechenden Kalibriersystems. Er verwendet ein neuartiges streifenzählendes Homodyninterferometer zur gleichzeitigen Längen- und Winkelmessung mit herausragenden Auflösungen und geringen Messunsicherheiten. Weitere wesentliche Komponenten sind die Hardware- und Softwaresignalverarbeitung sowie die Benutzeroberfläche unter MATLAB. Mittels des im Rahmen der Arbeit aufgebauten Prototyps wurden Kalibrierungen eines Rastersondenmikroskops und eines induktiven Längenmesstasters durchgeführt. Es konnten dabei statische und dynamische Parameter bestimmt werden. Während die zunächst eingesetzte Positioniereinheit Abmessungen von 50 mm x 60 mm x 50 mm aufweist, erfüllt eine zweite mit Abmessungen von 50 mm x 50 mm x 25 mm alle Anforderungen an ein flexibles nanoskaliges Kalibriersystem. Das Kalibriersystem erreicht bei Kurzzeitmessungen Messunsicherheiten von u_c=3,4 nm bzw. u_c=0,81 nm und eignet sich als Ersatz und Ergänzung herkömmlicher körperlicher Normale für zahlreiche Kalibrieraufgaben der Nanomesstechnik.

A new traceable method has been developed and investigated to experimentally determine the total amount of measuring deviations arising through the capture and demodulation of plane-mirror interferometer signals. The basic principle for such an analysis is the precise specification of length variations. However, either a measuring system of excellent accuracy or accurately defined movements within a stable platform are required. A common measuring motion can be achieved through the displacement of a reflecting wedge plate, which creates a constant step-down. The interferometer to be analyzed is used to determine the change in the wedge plate's thickness, which is caused by lateral movements controlled by another interferometer. The wedge's sampled surfaces demand high planarity as the change of thickness acts as the material measure. These conditions can be achieved by using the Nanopositioning and Nanomeasuring Machine in conjunction with a 0.5-degree tilted mirror placed on it. The interferometer to be analyzed is aligned with this mirror. To provide the highest possible linearity for lateral motion, the only measuring points are in nearly error-free lambda/2 steps of the interferometer. The NPM machine's already small deviations in positioning will only affect the evaluation of measuring errors of the reduced interferometer by a factor of about one-hundredth. This is one of the main advantages of the method. The interferometer to be analyzed - like the entire measuring setup - features a compact assembly and high mechanical and thermal stability. The measured deviations in linearity provide excellent verification of the prospected error influences.

Selbstkalibrierende Thermoelemente mit integrierten, miniaturisierten Fixpunktzellen ermöglichen die Messung der Heißdampftemperatur in Kraftwerken mit einer Unsicherheit <1 K. Im Bereich von 520 &ayn;C bis 610 &ayn;C kommen hierbei die binären eutektischen Aluminiumlegierungen Al87Si, Al75Pd und Al67Cu als Phasenumwandlungsmaterialien zum Einsatz. Solche selbstkalibrierende Thermoelemente wurden über einen Zeitraum von mehreren Monaten in konventionellen Kraftwerken erfolgreich einem Praxistest unterzogen. Dabei konnte eine Kalibrierunsicherheit am Fixpunkt von ±0,1 K bestätigt werden.